Експериментални изследвания и икономически анализ на живота на въздушния филтър

Абстракция

Бяха проведени тестове за съпротивлението и ефективността на теглото на филтъра и бяха изследвани правилата за промяна на устойчивостта на задържане на прах и ефективността на филтъра, консумацията на енергия на филтъра беше изчислена съгласно метода за изчисляване на енергийната ефективност, предложен от Eurovent 4 /11.

Установено е, че разходите за електроенергия на филтъра се увеличават с увеличаването на времето и съпротивлението.

Въз основа на анализа на разходите за подмяна на филтъра, оперативните разходи и общите разходи се предлага метод за определяне кога филтърът трябва да бъде заменен.

Резултатите показаха, че действителният експлоатационен живот на филтъра е по-висок от посочения в GB/T 14295-2008.

Времето за смяна на филтъра в общите граждански сгради трябва да се реши в съответствие с разходите за смяна на обема на въздуха и разходите за оперативна консумация на енергия.

Въведение

Влиянието на качеството на въздуха върху човешкото здраве се превърна в един от най-важните въпроси, вълнуващи обществото.

В момента замърсяването на въздуха на открито, представено от PM2,5, е много сериозно в Китай.Следователно индустрията за пречистване на въздуха се развива бързо и оборудването за пречистване на чист въздух и пречиствателят на въздуха са широко използвани.

През 2017 г. в Китай са продадени около 860 000 вентилационни системи за чист въздух и 7 милиона пречистватели.С по-добрата осведоменост за PM2.5 степента на използване на оборудването за пречистване ще се увеличи допълнително и то скоро ще се превърне в необходимо оборудване в ежедневието.Популярността на този вид оборудване е пряко повлияна от цената на закупуване и текущите разходи, така че е от голямо значение да се проучи неговата икономичност.

Основните параметри на филтъра включват спад на налягането, количество събрани частици, ефективност на събиране и време на работа.Могат да бъдат приети три метода за преценка на времето за смяна на филтъра на пречиствателя на чист въздух.Първият е да се измери промяната на съпротивлението преди и след филтъра според устройството за измерване на налягането;Второто е да се измери плътността на праховите частици на изхода според устройството за измерване на прахови частици.Последният е по време на работа, тоест измерване на времето на работа на оборудването.

Традиционната теория за смяната на филтъра е да се балансират разходите за покупка и текущите разходи въз основа на ефективността.С други думи, увеличаването на консумацията на енергия се дължи на увеличаването на съпротивлението и цената на покупката.

както е показано на фигура 1

Фигура 1 кривата на съпротивлението на филтъра и цената

Целта на този документ е да проучи честотата на смяна на филтъра и неговото влияние върху дизайна на такова оборудване и система чрез анализиране на баланса между разходите за оперативна енергия, причинени от увеличаването на съпротивлението на филтъра, и разходите за покупка, причинени от честата смяна на филтър, при работни условия на малък обем въздух.

1. Тестове за ефективност и съпротивление на филтъра

1.1 Съоръжение за тестване

Платформата за изпитване на филтъра се състои основно от следните части: система от въздуховоди, устройство за генериране на изкуствен прах, измервателно оборудване и др., както е показано на фигура 2.

Фигура 2. Съоръжение за тестване

Приемане на вентилатора за преобразуване на честотата във въздуховодната система на лабораторията за регулиране на работния въздушен обем на филтъра, като по този начин се тества ефективността на филтъра при различен въздушен обем.

1.2 Проба за тестване

За да се подобри повторяемостта на експеримента, бяха избрани 3 въздушни филтъра, произведени от един и същи производител.Тъй като филтрите тип H11, H12 и H13 са широко използвани на пазара, в този експеримент беше използван филтър от клас H11 с размер 560 mm × 560 mm × 60 mm, тип v-тип с гъсти химически влакна, както е показано на фигура 3.

Фигура 2. Тестванепроба

1.3 Изисквания към теста

В съответствие със съответните разпоредби на GB/T 14295-2008 „Въздушен филтър“, в допълнение към условията за изпитване, изисквани в стандартите за изпитване, трябва да бъдат включени следните условия:

1) По време на теста температурата и влажността на чистия въздух, изпращан в тръбопроводната система, трябва да бъдат сходни;

2) Източникът на прах, използван за тестване на всички проби, трябва да остане същият.

3) Преди всяка проба да бъде тествана, праховите частици, отложени в тръбопроводната система, трябва да се почистят с четка;

4) Записване на работните часове на филтъра по време на теста, включително времето на емисия и суспендиране на прах;

2. Резултат от теста и анализ

2.1 Промяна на първоначалното съпротивление с обема на въздуха

Първоначалният тест за устойчивост е извършен при въздушен обем от 80,140,220,300,380,460,540,600,711,948 m3/h.

Изменението на първоначалното съпротивление с обема на въздуха е показано на фиг.4.

Фигура 4.Промяната на първоначалното съпротивление на филтъра при различен обем въздух

2.2 Промяната на ефективността на теглото с количеството натрупан прах.

Този пасаж изследва главно ефективността на филтриране на PM2.5 според стандартите за изпитване на производителите на филтри, номиналният въздушен обем на филтъра е 508 m3/h.Измерените стойности на ефективност на теглото на трите филтъра при различно количество отложен прах са показани в таблица 1

Таблица 1 Промяната на ареста с количеството отложен прах

Измереният индекс на ефективност на теглото (задържане) на три филтъра при различно количество отложен прах е показан в таблица 1

2.3Връзката между съпротивлението и натрупването на прах

Всеки филтър е използван за 9 пъти емисия на прах.Първите 7 пъти единично отделяне на прах бяха контролирани при около 15,0 g, а последните 2 пъти единично отделяне на прах бяха контролирани при около 30,0 g.

Вариацията на устойчивостта на задържане на прах се променя с количеството на натрупания прах от три филтъра при номиналния въздушен поток, е показано на ФИГ.5

ФИГ.5

3. Икономически анализ на използването на филтъра

3.1 Номинален експлоатационен живот

GB/T 14295-2008 „Въздушен филтър“ постановява, че когато филтърът работи при номинален въздушен капацитет и крайното съпротивление достигне 2 пъти по-голямо от първоначалното съпротивление, се счита, че филтърът е достигнал експлоатационния си живот и трябва да се смени.След изчисляване на експлоатационния живот на филтрите при номинални работни условия в този експеримент, резултатите показват, че експлоатационният живот на тези три филтъра е оценен съответно на 1674, 1650 и 1518 часа, които са съответно 3,4, 3,3 и 1 месец.

3.2 Анализ на потреблението на прах

Повторният тест по-горе показва, че работата на трите филтъра е последователна, така че филтър 1 е взет като пример за анализ на потреблението на енергия.

Фиг.6 Връзка между таксата за електроенергия и дните на използване на филтъра (обем на въздуха 508m3/h)

Тъй като разходите за подмяна на обема на въздуха се променят значително, сумата на филтъра при смяна и консумацията на енергия също се променя значително, поради работата на филтъра, както е показано на ФИГ.7. На фигурата общите разходи = експлоатационните разходи за електроенергия + разходите за подмяна на единица въздушен обем.

Фиг.7

Изводи

1) Действителният експлоатационен живот на филтрите с малък обем въздух в общите граждански сгради е много по-висок от експлоатационния живот, посочен в GB/T 14295-2008 „Въздушен филтър“ и препоръчан от настоящите производители.Действителният експлоатационен живот на филтъра може да се счита въз основа на променящия се закон на консумацията на енергия на филтъра и цената на подмяна.

2) Предлага се методът за оценка на смяната на филтъра, основан на икономически съображения, т.е. разходите за смяна на единица въздушен обем и консумацията на работна мощност трябва да се разглеждат изчерпателно, за да се определи времето за смяна на филтъра.

(Пълният текст е публикуван в HVAC, том 50, № 5, стр. 102-106, 2020 г.)